二级注册建筑考试讲义105

1、第九章地基与基础第一节概述（1 ）地球上但凡人类居住、生活和工作及与之相关的一切建筑物均建造在地壳的表层一地基上,“空中楼阁”是不存在的。因此，以地基土为研究对象的这门课程一地基与基础在土木工程中占据重要地位。（2 ）建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担，受建筑物影响的那一部分地层称为地基；建筑物向地基传递荷载的下部结构就是基础。以最常见的房屋建筑为例，荷载的传递方式为：（3 ）组成地层的土或岩石是自然界的产物。它的形成过程、物质成分、工程特性及其所处的自然环境极为复杂多变。 因此，在设计建筑物之前，必须进行建筑物场地的地基勘察，对场地的工程地质条件作 出正确的评价。（4 ）建筑物的建造使地

2、基中原有的应力状态发生变化。这就必须运用力学方法来研究荷载作用下地基土的变形和强度问题。一般来讲，地基基础设计应该满足两个基本条件：1） 要求作用于地基的荷载不超过地基的承载能力，保证地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备；2） 控制基础沉降使之不超过允许值，保证建筑物不因地基沉降而损坏或者影响其正常使用。（5 ）基础结构的型式很多。设计时应该选择能适应上部结构和场地工程地质条件、符合使用要求、满足地基基础设计两项基本要求以及技术上合理的基础结构方案。通常把埋置深度不大（一般浅于 5m）的基础统称为浅基础（各种单独的和连续的基础）。反之，浅层土质不良，而须把基础埋置于深处的好地层时， 就要借助

3、于特殊的施工方法，建造各种类型的深基础了。选定适宜的基础型式后，地基不加处理就可以满足要求的，称为天然地基，否则，就叫做人工地基。（6 ）地基和基础是建筑物的根本，又属于地下隐蔽工程。它的勘察、设计和施工质量直接关系着建筑物的安危。实践表明，建筑物事故的发生，很多与地基基础问题有关，而且，地基基础事故一旦发生， 补救并非容易。此外，基础工程费用与建筑物总造价的比例，视其复杂程度和设计、施工的合理与否，可 以变动于百分之几到几十之间。因此，地基及基础在建筑工程中的重要性是显而易见的。第二节土的物理性质及分类一、概述土作为建筑物地基的主体，显然是土力学研究的主要对象。土是岩石风化后的产物，是岩石经

4、过风化、剥蚀作用等而形成的碎散颗粒的集合体。土既然是散碎颗粒的集合体，颗粒间必然存在着孔隙，而孔隙也必然包含着水或空气。因此，土是由 土颗粒（固相）、水（液相）和空气（气相）组成的三相体。二、土的成因与组成1 形成作用与成因类型严格地说，土是由地质作用而生成的。上的生成的根本原因和动力。（岩浆活动：岩浆从地球謀灶喷出地SL冷擬而底畀鑒岩,升降运动：地壳的卜挑我下拗 地壳运动水平运动：便署農产生思态各异的權锁和断银内力地质作用地曲用*畤浆訥断粉地质作用导致地壳（3080km ）成分变化和构造变化的作用。是:降成行斡类型的 她质构造和地表1的址本陋态 外办地质杵用包括气温变化、雨 山洪*河流、制泊

5、、海洋、冰川*风、 f生血上和沉积？生物等的ftJIJi可槪括为风化脚烛嚴运沉积耳作用内力与外力地质作用彼此独立又相互依存，前者对地壳的发展占主导地位。地质作用形成了各种成因的地形，造就了岩浆岩、变质岩、沉积岩，也生成了土。对土的生成贡献最大的地质作用是风化作用。物理园化；厳7；冰川、凤、热JK疗坤、陈權交骨尊的刺同竝坏作用 0不改娈额粒的矿物成幼 只改空其大小和舷此 吐变凤化作X化学风化*水解、离了交换、紙化还脫等忙用（改变倾粒曲矿询成ib井僮贯更狎。陆变生物凤化：i生物、柑被等对岩石的破坏作用按风化成因上黏性上：物理风化J&成，龜艳较粗、相互无鞘性.松敞（碎石和阳石.砂眷）土嗎性土物理风化

6、十化于风化JB成9PR极细.相近粘结觀呈黏性，干MMa1（爲土、淤36】地质年代一地壳发展历史与地壳运动、沉积环境及生物演化相应的世代段落。分为绝对的和相对的, 后者应用最广。相对地质年代 一根据古生物的演化和岩层形成的顺序，将地壳历史划分成的一些自然时段，共划分 为五大代：太古代、元古代、古生代、中生代、新生代。代又分为纪，纪又分为若干世和期，即代一纪一世一期。每一地质年代中都划分有相应的地层，依次为界一系一统一阶（层）在新生代中最新近的一个纪段称为第四纪，我们现在所见的土就是在这一地质年代生成且尚未胶结成 岩的，距今约100万年。因此，我们现在所指的土可称为第四纪沉积物（层），需要指出：岩

7、石经风化而成土，土也可经压实固结、脱水、胶结硬化而成为岩石（沉积岩），即岩石唯丄压实曲结.狡菇彊化当然这需要漫长的时间（以百万年计）。2 .土的组成（1） 土中的固体颗粒。土中的固体颗粒（简称土粒）是土的主要组成部分，是土的骨架。土颗粒的大小、形状、和矿物成分及组成情况是决定土的物理力学性质的主要因素。土是由大小不同的土粒组成的。随着颗粒的变化，土的性质将发生变化。例如：随着粒径的变细，土 的性质由无黏性变为黏性。因此，为了区分土颗粒的特征，常将其划分为不同的粒组，粒组是指粒径界于一定范围内的土粒的集合。颗粒级配 一土中所含各种粒组的重量所占土粒（干土）总重的百分数。它反映了土中各粒组的比例

8、关系，由土的颗粒分析试验确定。矿物一地壳中天然生成的自然元素或化合物，也是构成岩石的基本元素或化合物。土的矿物成分 一组成土中固体颗粒的矿物类型、结构等。了解土粒的矿物成分，对认识土性十分重 要。生利物：石英.云母、故石苇丨右机质*辰分解的动植物呢体|平分解的泥疑；仑分轉的懦秋庚（2 ）土中水。结合水液杰水（ 自由水 土中柑逼结合水：紧靠土颗鮭面课韶誌幣蛍力水能册成水压力井能在土中流动的水，位于地下水位以下毛紺水：覺到水与空汽交界面处表面张力作用的 启由水十存在于地下水位以匕的透水层中固鑫水矿物品休内的结合术结品水）*矿物的一部分”垦因态 I气态水 土中弋的一部分（3 ）土中气体。土中气占据了

9、土中未被水占领的孔隙。自由气体 一与大气连通、不影响土质，常存在于粗粒土中。封闭气体 一与大气隔绝，增加土的弹性，减少土的透水性。可燃气体 一由微生物的分解作用而形成，常存在于淤泥和泥炭等有机土中。三、土的物理性质指标土的物理性质指标 一表示土中三相比例关系的一些物理量（图 9-2 ），可分为如下两类:關理性两拾标2创湧逋过案腔鶴定如，土粧出竄（土粒相对密度几含水* 密度 可眾据已测楷标榜鞘（Uh扎就比、孔噸事、也和!（導土的二桶蚯成呑;aJn,：七竝Jfilt 土中-丄 g/cm3,时纯水的密度.宀大然水密度t lg/cirJ9土粒相对密度取决于矿物成分。一般土:2.6 2.8;有机质土：

10、2.4 2.5;泥炭土： 1 .51 . 8 。在实验室内用“比重瓶法”测定。2 土的含水量 3土中所含水的质量与土粒质量之比，以百分数计，即:X 100 %(9-2)般来说，土的含水量越大，其强度越低。粗砂的含水量接近于零，淤泥可达60% 般用“烘干法”测定。3 土的密度p （又称天然密度）天然状态下土单位体积的质量，g / cm*或t / m一理PVd e5 土的孔隙比e和孔隙率n孔隙比是指土中孔隙体积与土粒体积之比（无量纲）。用于评价土的密实度和压缩性：v尸夕 1.0疏松、高压缩性。孔隙率是指土中孔隙所占体积与总体积之比，以百分数表示vn=yX100%（9-86 土的饱和度Sr土中被水充

11、满的孔隙体积与总孔隙体积之比，以百分数表示：Sf=X10Q%（9-9）干土 S=0;饱和土 S =100 %。四、无黏性土的物理性质无黏性土主要是指砂土和碎石土，其工程性质与其密实度密切相关。密实度越大，土的强度越大。此，密实度是反映无黏性土工程性质的主要指标。评判无黏性土的密实度有以下方法：1 根据相对密实度 Dr （大小位于0I之间）判别D（9-10）总a式中 L无黏性土的天然孔畝出j无黏性土的最大孔葩出松砂器法）；尬无黏性上的掖小孔隙比（振击袪）e该法密实（I Dr 0.67）;中密（0.67Dr 0.33）;松散（0.33 Dr 0 ）。适用于透水性好的无黏性土，如纯砂、纯砾2 根据天

12、然孔隙比e判别e越小，土越密实。一般，ev 0.6 时属密实，e 1 . 0 时属疏松。该法适用于砂土，但不能考虑 矿物成分、级配等对密实度的影响。3 根据原位标准贯人等试验判别密(N 30)、中密(15 w NK 30 )、稍密(10 N 15 )、松散(N b 处于流态故可根据I l的大小评判土的软硬程度，分为如下5种(表9-1 ):秫性土的状取91状蛊可散M塾0.25/l0. 750. 7560tom仏y鶴15A5(3 )岩体完整程度应按表 9 一 3划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎岩石完整程度的划殳表9 3完幣耀虞类别完第极碗碑0.750. 550. 750. 35Ox 550

13、. 15Ou 3&0.【5注：左鴨摊指我筲岩怖规啟誠磴与岩块纵波波購之比的平方选定榊*出块测定薇建时盛打代喪性.(4)碎石土为粒径大于 2mm的颗粒含量超过全重 50 %的土。碎石土可按表9-4分为漂石、块石、 卵石、碎石、圆砾和角砾。呻石土的井英9 4土的若称粒组需址衆石1检區大于Znun上草肚弭块石楝椿矗务主粒轻大于2圖 帕庇粒件樋轴过金血50怖陣石UB惬糜业帽理申至粒超太于2nm的鞍总春圖超试全訪蚌检岛序主注：舟英时曲枇硒放恫営从丄口Hit篩舎希确足*(5)碎石土的密实度可按表9 -5 分为松散、稍密、中密、密实。眸石土的密宴鷹或朋邀療越力1H邮權击敛阳、IOV J17新土(9 )黏性土

14、的状态，可按表 9-9分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。栉性土的状态250” 25rLOt 75o” 7srLi狀恳坚9a 町垦虢塑從tL韦用押力触操探头阻力或輛特矣人试整踊1；歡再皇輛性+的状赢时可椒据予地娇贄潇宣(10 )粉土为介于砂土和黏性土之间，塑性指数IpW 10且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50 %的土。(11 )淤泥为在静水或缓慢的流水环境中沉积，并经生物化学作用形成，其天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于 1 .5的黏性土。当天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1 . 5但大于或等于1.0的黏性土或粉土为淤泥质土。(12 )红黏土为碳酸盐岩系的岩石经红土化作用形

15、成的高塑性黏土。其液限一般大于50。红黏土经再搬运后仍保留其基本特征，其液限大于45的土为次生红黏土。(13 )人工填土根据其组成和成因，可分为素填土、压实填土、杂填土、冲填土。素填土为由碎石土、砂土、粉土、黏性土等组成的填土。经过压实或夯实的素填土为压实填土。杂填土为含有建筑垃圾、工业废料、生活垃圾等杂物的填土。冲填土为由水力冲填泥砂形成的填土。(14 )膨胀土为土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性，其自由膨胀率大于或等于 40 %的黏性土。0.015 的土(15 )湿限性土为浸水后产生附加沉降，其湿限系数大于或等于七、工程特性指标(l )土的工程特性指标应

16、包括 强度指标、压缩性指标以及静力触 探探头阻力，标准贯人试验锤击数、 载荷试验承载力等其他特性指标。(2 )地基土工程特性指标的代表值应分别为标准值、平均值及特征值。抗剪强度指标应取标准值，压缩性指标应取平均值，载荷试验承载力应取特征值。(3 )载荷试验包括浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验。浅层平板载荷试验适用于浅层地基，深层平板载荷试验适用于深层地基。(4 ) 土的抗剪强度指标，可采用原状土室内剪切试验、无侧限抗压强度试验、现场剪切试验、十字 板剪切试验等方法测定。当采用室内剪切试验确定时，应选择三轴压缩试验中的不固结不排水试验。经过 预压固结的地基可采用固结不排水试验。每层土的试验数量

17、不得少于6组。室内试验抗剪强度指标 Ckk，可按本规范附录E确定。在验算坡体的稳定性时，对于已有剪切破裂面或其他软弱结构面的抗剪强度，应进行野外大型剪切试 验。(5 )土的压缩性指标可采用原状土室内压缩试验、原位浅层或深层平板载荷试验、旁压试验确定。当采用室内压缩试验确定压缩模量时，试验所施加的最大压力应超过土自重压力与预计的附加压力之 和，试验成果用e-logp曲线表示。当考虑土的应力历史进行沉降计算时，应进行高压固结试验，确定先期 固结压力、压缩指数，试验成果用e-logp 曲线表示。为确定回弹指救，应在估计的先期固结压力之后进行一次卸荷，再继续加荷至预定的最后一级压力。地基土的压缩性可按

18、 pi为100kPa , p2为200kPa时相对应的压缩系数值a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价：b当at-20, IMPa-1时.为低压縮性土 r2) M o. IMPa -SMPa-1 时,为中压绪性土卜3) 当5MPa一】时，为高压缩性七。当考虑深基坑开挖卸荷和再加荷时，应进行回弹再压缩试验，其压力的施加应与实际的加卸荷状况一 致。例：1 下列关于地基土的表述中，错误的是：(A) 碎石土为粒径大于2mm勺颗粒含量超过全重 50%的土(B) 砂土为粒径大于2mm勺颗粒含量不超过全重 50%，粒径大于0. 075mm勺颗粒含量超过全重 50%的 土(C) 黏性土为塑性指数小于 10的土(D) 淤泥是天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于15 的黏性土【答案】 C【说明】参见建筑地基基础设计规范 (GB 50007 2002)第 415 条、